ABS plast

ABS je amorfní terpolymer tvořený třemi základními složkami – akrylonitrilem, butadienem a styrenem. Úpravou jejich poměru a způsobu polymerace lze měnit houževnatost, tuhost, tepelnou odolnost, tekutost při zpracování i kvalitu výsledného povrchu.

Materiál tak může být přizpůsoben pro vstřikování tenkostěnných krytů, vytlačování desek a profilů, tepelné tvarování, výrobu technických polotovarů nebo obrábění přesných dílů. ABS tvoří přechod mezi cenově dostupnými plasty pro všeobecné použití a výkonnějšími konstrukčními termoplasty.

Standardní technické ABS

Standardní ABS nabízí vyváženou kombinaci pevnosti, tuhosti, houževnatosti, obrobitelnosti a ceny. Používá se pro součásti, které nejsou vystaveny velmi vysokým teplotám, mimořádně agresivním chemikáliím nebo dlouhodobému působení venkovního prostředí.

Mezi hlavní vlastnosti standardního ABS patří:

• dobrá rázová houževnatost,
• dobrá pevnost a tuhost,
• nízká hustota,
• kvalitní a hladký povrch,
• nízká absorpce vlhkosti,
• dobré elektrické izolační vlastnosti,
• snadné obrábění,
• dobrá lepitelnost a svařitelnost,
• možnost lakování a potisku,
• možnost tepelného tvarování,
• příznivý poměr ceny a technických vlastností.

Základní obráběné ABS je vhodné zejména pro kryty, držáky, ovládací prvky, přípravky, modely, interiérové součásti a lehce až středně mechanicky namáhané konstrukční díly.

Vysoce houževnaté ABS

Vysoce houževnaté neboli high-impact ABS je upravené tak, aby lépe odolávalo nárazům, vibracím a mechanickému poškození. Vyšší houževnatosti se obvykle dosahuje úpravou podílu elastomerní butadienové složky nebo další modifikací materiálu.

Používá se například pro:

• kryty elektrického nářadí,
• ochranné obaly,
• přepravní techniku,
• automobilové interiérové díly,
• sportovní a volnočasové výrobky,
• rukojeti,
• přístrojové skříně,
• součásti vystavené opakovaným nárazům.

Vyšší houževnatost může být spojena s mírným snížením tuhosti, povrchové tvrdosti nebo teplotní odolnosti. Výběr konkrétní varianty proto musí vycházet z požadované kombinace vlastností. Standardní průmyslové typy ABS si mohou zachovávat dobrou rázovou odolnost také při teplotách pod bodem mrazu.

Tepelně odolné ABS

Tepelně odolné neboli high-heat ABS je určeno pro součásti pracující při vyšších teplotách než běžné standardní typy. Úpravou polymerní struktury lze zvýšit teplotu měknutí a odolnost proti deformaci za tepla.

Tepelně odolné ABS se používá například pro:

• kryty spotřebičů,
• automobilové interiérové díly,
• ventilační prvky,
• části osvětlovací techniky,
• elektrické a elektronické skříně,
• součásti umístěné v blízkosti motorů nebo zdrojů tepla.

Označení „high heat“ nepředstavuje jednotnou provozní teplotu. Jednotlivé materiály se mohou výrazně lišit a jejich skutečná použitelnost závisí na zatížení, délce působení teploty, tloušťce stěny a požadované rozměrové stabilitě. Výrobci nabízejí samostatné produktové řady ABS se zvýšenou tepelnou odolností.

ABS/PC – směs ABS a polykarbonátu

ABS/PC je polymerní směs kombinující zpracovatelnost, vzhled a cenovou dostupnost ABS s vyšší rázovou a tepelnou odolností polykarbonátu. Materiál se používá tam, kde standardní ABS již neposkytuje dostatečnou odolnost proti nárazu nebo teplotě.

Mezi typické vlastnosti ABS/PC patří:

• vysoká rázová houževnatost,
• dobrá odolnost při nízkých teplotách,
• vyšší tepelná odolnost než u standardního ABS,
• kvalitní povrch,
• dobrá lakovatelnost,
• dobrá rozměrová stabilita,
• snadnější zpracování než u samotného polykarbonátu.

ABS/PC se používá pro kryty elektrických zařízení, automobilové komponenty, přístrojové skříně, ovládací prvky, zdravotnické přístroje a součásti s kombinovanými požadavky na vzhled a mechanickou odolnost. Známými obchodními názvy těchto směsí jsou například Cycoloy nebo Pulse.

ABS/PC není totožné se standardním ABS. Při poptávce nebo náhradě původního dílu je proto nutné ověřit přesné materiálové označení.

Samozhášivé ABS

Standardní ABS je hořlavý materiál a běžné neplněné provedení může dosahovat například klasifikace UL 94 HB. Pro elektrotechniku, elektroniku, dopravní techniku a další regulované aplikace jsou dostupné modifikace s přísadami omezujícími hoření.

Samozhášivé ABS může podle konkrétního typu a tloušťky dosahovat například klasifikace:

• UL 94 V-2,
• UL 94 V-1,
• UL 94 V-0,
• případně dalších oborových požárních klasifikací.

Používá se především pro:

• elektrické rozvaděče,
• kryty elektronických zařízení,
• konektory,
• napájecí prvky,
• interiéry dopravních prostředků,
• průmyslové ovladače,
• součásti domácích spotřebičů.

Požární klasifikace musí být vždy doložena pro konkrétní materiál, barvu a tloušťku dílu. Na trhu jsou dostupné jak samozhášivé desky ABS, tak vstřikovací směsi ABS a ABS/PC s klasifikací V-0.

Antistatické, ESD a vodivé ABS

Standardní ABS je elektricky izolační a může na povrchu hromadit elektrostatický náboj. Pro elektronický průmysl, automatizaci, montážní přípravky nebo prašné provozy jsou proto dostupné elektricky modifikované varianty.

Podle hodnoty elektrického odporu se rozlišuje:

• antistatické ABS,
• elektrostaticky disipativní ABS neboli ESD,
• elektricky vodivé ABS.

Tyto materiály lze použít například pro:

• zásobníky elektronických součástek,
• kryty měřicích přístrojů,
• montážní přípravky,
• pracovní podložky,
• dopravníkové prvky,
• pouzdra citlivých elektronických zařízení.

Označení antistatický, ESD a vodivý představují rozdílné rozsahy elektrického odporu a nelze je vzájemně zaměňovat. Výrobci nabízejí antistatické směsi také na bázi ABS s povrchovým odporem upraveným podle konkrétní aplikace.

ABS pro galvanické pokovování

Jednou z významných vlastností ABS je možnost kvalitního galvanického pokovení. Speciální typy ABS umožňují vytvořit dekorativní nebo funkční kovovou vrstvu, například chrom, nikl nebo měď.

Pokovené ABS se používá pro:

• automobilové masky a ozdobné prvky,
• madla a rukojeti,
• sanitární armatury,
• ovládací prvky,
• dekorativní kryty,
• součásti domácích spotřebičů.

Ne každý typ ABS je pro galvanické pokovování stejně vhodný. Je nutné použít materiál s odpovídající strukturou a recepturou, která umožní rovnoměrnou aktivaci povrchu a dobrou přilnavost kovové vrstvy. Výrobci ABS nabízejí speciální řady určené pro lakování a pokovování.

Lakování, potisk a povrchové úpravy ABS

ABS má hladký povrch a velmi dobře přijímá dekorativní povrchové úpravy. Lze jej lakovat, potiskovat, tamponovat, sítotisknout, gravírovat nebo označovat laserem, pokud je použit vhodný typ materiálu a správná technologie.

Před povrchovou úpravou je nutné odstranit prach, mastnotu a případné separační prostředky. U některých laků nebo tiskových barev může být potřebný primer nebo aktivace povrchu.

Rozpouštědlové čisticí prostředky je nutné volit opatrně. Některá rozpouštědla mohou způsobit změknutí, popraskání nebo zmatnění povrchu ABS.

ABS pro venkovní použití

Standardní ABS nemá dostatečnou dlouhodobou odolnost proti UV záření a povětrnostním vlivům. Při venkovním použití může docházet ke změně barvy, ztrátě lesku, křehnutí a postupnému snižování rázové houževnatosti.

Pro venkovní aplikace lze použít:

• UV stabilizované ABS,
• ABS s ochrannou vrstvou PMMA,
• ABS s povrchovou vrstvou ASA,
• materiál ASA,
• lakované nebo jinak chráněné ABS.

Pro dlouhodobě exponované venkovní díly bývá vhodnější ASA, která je speciálně určena pro aplikace s vysokými požadavky na UV a povětrnostní odolnost. ABS/PMMA desky nabízejí oproti samotnému ABS lepší odolnost proti stárnutí, změně barvy a působení povětrnostních podmínek.

Recyklované ABS

Recyklované ABS může obsahovat materiál získaný z výrobního odpadu nebo z použitých elektrických, elektronických, automobilových a spotřebních výrobků. Dodává se jako granulát nebo ve formě extrudovaných desek.

Používá se například pro:

• technické kryty,
• podložky,
• obložení,
• transportní prvky,
• interiérové komponenty,
• méně kritické strojní díly,
• prototypy a konstrukční modely.

Mechanické vlastnosti, barevná stálost a čistota recyklovaného ABS se mohou lišit podle původu suroviny a způsobu jejího zpracování. Pro přesné, bezpečnostně významné nebo regulované součásti je nutné používat materiál s doloženými vlastnostmi.

Výrobci nabízejí také recyklované produktové řady ABS s podílem spotřebitelského elektroodpadu a desky vyráběné z post-consumer recyklátu.

ABS pro kontakt s potravinami

Vybrané typy ABS mohou být dodávány s prohlášením pro kontakt s potravinami. Používají se například pro kuchyňské vybavení, podnosy, nádoby, kryty spotřebičů nebo technické části zařízení na zpracování potravin.

Vhodnost však nelze odvozovat pouze z obecného označení ABS. Musí být doložena pro konkrétní materiál, barvu, způsob použití, typ potraviny, provozní teplotu a dobu kontaktu.

Někteří výrobci nabízejí speciální potravinářské typy ABS a vydávají pro vybrané přírodní varianty evropská nebo americká prohlášení o shodě.

Mechanické vlastnosti ABS

ABS nabízí dobrou kombinaci tuhosti a houževnatosti. Ve srovnání s křehčími plasty, jako je standardní polystyren, výrazně lépe odolává nárazům. Současně je dostatečně tuhý pro výrobu krytů, držáků a lehce až středně zatížených konstrukčních dílů.

Konkrétní vlastnosti se mohou mezi jednotlivými typy výrazně lišit. Standardní technický polotovar může mít modul pružnosti přibližně 1 600 až 1 700 MPa, zatímco speciální vstřikovací typy mohou dosahovat jiných hodnot podle požadované tuhosti, houževnatosti nebo tekutosti.

ABS dobře tlumí vibrace a díky nižší hustotě umožňuje vyrábět lehčí součásti než kovy. Není však vhodné pro vysoce zatížená ložiska, přesná ozubená kola nebo dlouhodobě silně namáhané konstrukční díly, pro které mohou být vhodnější POM, PET, PA6, PC nebo vyztužené technické plasty.

Rozměrová stabilita a absorpce vlhkosti

ABS má poměrně nízkou absorpci vlhkosti a jeho rozměry nejsou běžnou vzdušnou vlhkostí ovlivňovány v takové míře jako například u PA6. Standardní technický polotovar může vykazovat absorpci vody přibližně v řádu desetin procenta.

Materiál je proto vhodný pro kryty, modely, přípravky a díly s běžnými technickými tolerancemi. Pro velmi přesné rozměry, dlouhodobé statické zatížení nebo výrazné změny provozní teploty však mohou být vhodnější POM nebo PET.

Při návrhu je nutné počítat s vyšší tepelnou roztažností než u kovových materiálů. Velké desky a tenkostěnné díly musí mít dostatečný prostor pro teplotní změny rozměrů.

Teplotní odolnost ABS

Standardní obráběné ABS lze podle konkrétního typu dlouhodobě používat přibližně do +70 až +80 °C. Krátkodobá provozní teplota může dosahovat přibližně +100 °C. Přesná hodnota závisí na mechanickém zatížení, délce expozice, tvaru dílu a konkrétní receptuře.

Při zvýšené teplotě ABS postupně ztrácí tuhost a může se deformovat. Pro aplikace nad běžným teplotním rozsahem je vhodné použít tepelně odolné ABS, směs ABS/PC nebo jiný konstrukční plast.

Při nízkých teplotách si kvalitní houževnaté typy zachovávají dobrou odolnost proti nárazu. Skutečný spodní teplotní limit však musí být ověřen podle konkrétního materiálu a požadovaného mechanického zatížení.

Chemická odolnost ABS

ABS nabízí dobrou odolnost proti vodě, zředěným kyselinám a zásadám, některým olejům, tukům a běžným čisticím prostředkům. Jeho chemická odolnost však není tak univerzální jako u PE, PP, PVC nebo fluoroplastů.

ABS může být citlivé zejména vůči některým:

• ketonům,
• esterům,
• aromatickým uhlovodíkům,
• chlorovaným rozpouštědlům,
• koncentrovaným kyselinám,
• silným oxidačním látkám.

Působení nevhodné chemikálie může způsobit změknutí, bobtnání, zmatnění nebo napěťové praskání. Chemickou kompatibilitu je proto nutné posoudit podle konkrétního média, jeho koncentrace, teploty, doby kontaktu a mechanického napětí v součásti.

Pro chemicky náročné aplikace mohou být vhodnější PE, PP, PVC, PVDF, PTFE nebo jiný materiál s vyšší chemickou odolností.

Výhody technického plastu ABS

Mezi hlavní výhody ABS patří:

• vysoká rázová houževnatost,
• dobrá pevnost a tuhost,
• nízká hmotnost,
• dobrá odolnost při nižších teplotách,
• nízká absorpce vlhkosti,
• kvalitní a hladký povrch,
• velmi dobrá obrobitelnost,
• možnost tepelného tvarování,
• dobrá lepitelnost a svařitelnost,
• snadné lakování a potisk,
• možnost galvanického pokovování,
• dobré elektrické izolační vlastnosti,
• široká nabídka barev,
• dostupnost desek, tyčí a granulátů,
• příznivý poměr ceny a technických vlastností.

Omezení technického plastu ABS

Při návrhu součástí je nutné zohlednit také některá omezení:

• omezenou dlouhodobou teplotní odolnost,
• nízkou UV a povětrnostní odolnost standardních typů,
• hořlavost běžného neplněného ABS,
• omezenou odolnost proti některým rozpouštědlům,
• možnost vzniku napěťových trhlin,
• nižší chemickou odolnost než u PE, PP nebo PVC,
• nižší odolnost proti opotřebení než u POM, PET nebo PA6,
• vyšší teplotní roztažnost než u kovů,
• možnost deformace při dlouhodobém zatížení,
• omezenou vhodnost pro silně zatížené kluzné součásti,
• nutnost použít certifikovaný typ pro potravinářské nebo zdravotnické aplikace.

ABS proto není automaticky vhodné pro kluzná ložiska, hydraulické součásti, chemické nádrže, venkovní díly nebo konstrukce pracující při vysoké teplotě.

CNC obrábění ABS

ABS patří mezi dobře obrobitelné technické plasty. Lze jej zpracovávat běžnými CNC technologiemi a při správně nastavených podmínkách dosahovat kvalitního povrchu a přesných rozměrů. Dobrou obrobitelnost uvádějí také výrobci extrudovaných desek a tyčí z ABS.

Používají se zejména tyto technologie:

• CNC frézování,
• CNC soustružení,
• vrtání,
• řezání,
• vystružování,
• závitování,
• gravírování,
• frézování drážek a kapes.

Při obrábění je důležité používat ostré nástroje a zajistit účinný odvod třísek. Tupý nástroj zvyšuje tření a může způsobit lokální zahřívání, natavení povrchu, tvorbu otřepů nebo zhoršení rozměrové přesnosti.

Při CNC obrábění ABS je vhodné:

• používat ostré nástroje s pozitivní geometrií,
• zabránit dlouhému tření nástroje o povrch,
• odvádět třísky z místa řezu,
• omezit nadměrný upínací tlak,
• podepřít tenké a rozměrné díly,
• vrtat větší otvory postupně,
• omezit ostré vnitřní rohy,
• zohlednit tepelnou roztažnost materiálu,
• ponechat dostatečnou tloušťku stěn kolem otvorů a závitů.

ABS lze obrábět za sucha nebo s vhodným chlazením. Použitá chladicí kapalina nesmí chemicky napadat materiál nebo způsobovat napěťové praskání.

Závity v ABS

V ABS lze obrábět vnitřní i vnější závity. U málo zatížených spojů může postačovat závit vytvořený přímo v materiálu. Pro opakovanou montáž, vyšší utahovací moment nebo dlouhodobé zatížení jsou vhodnější kovové závitové vložky.

Při návrhu závitu je vhodné:

• použít hrubší stoupání,
• ponechat dostatečnou tloušťku stěny,
• vyhnout se ostrým přechodům,
• omezit nadměrný utahovací moment,
• zohlednit tečení materiálu při dlouhodobém zatížení.

Lepení a svařování ABS

ABS lze spojovat speciálními lepidly, rozpouštědlovými cementy, svařováním horkým vzduchem, ultrazvukovým svařováním nebo dalšími technologiemi určenými pro termoplasty.

Volba způsobu spojování závisí na:

• velikosti a geometrii dílu,
• požadované pevnosti spoje,
• provozní teplotě,
• chemickém prostředí,
• požadavku na vzhled,
• možnosti demontáže.

Rozpouštědlové lepení může vytvořit pevný a vizuálně čistý spoj, současně však může v materiálu vyvolat vnitřní napětí. Lepidlo i čisticí prostředek je proto nutné nejprve vyzkoušet na vzorku konkrétního ABS.

Tepelné tvarování ABS

ABS desky se velmi dobře tepelně tvarují. Používají se pro vakuové tvarování krytů, obložení, interiérových panelů, přístrojových skříní, transportních vložek a dalších prostorových dílů.

Při tepelném tvarování je nutné zajistit rovnoměrné prohřátí desky. Nevhodná teplota může způsobit:

• nedostatečné vytvarování,
• nerovnoměrnou tloušťku,
• deformaci povrchu,
• tvorbu bublinek,
• ztrátu lesku,
• přehřátí a tepelný rozklad.

Pro pohledové díly jsou dostupné desky s matným, polomatným, lesklým, strukturovaným nebo ochranným povrchem. Na trhu jsou také vícevrstvé desky ABS/PMMA, ABS/ASA, ABS/PVDF a ABS/TPU určené pro speciální povrchové a provozní požadavky.

Typické výrobky z ABS

Z technického plastu ABS lze vyrábět například:

• kryty strojů a zařízení,
• přístrojové skříně,
• ovládací panely,
• montážní desky,
• držáky a přípravky,
• rukojeti a madla,
• ochranné krytky,
• prototypy a funkční modely,
• vakuově tvarované díly,
• automobilové interiérové prvky,
• součásti elektronických zařízení,
• komponenty domácích spotřebičů,
• kryty zdravotnických přístrojů,
• transportní vložky,
• reklamní a prezentační prvky,
• atypické díly podle výkresu nebo vzorku.